重学设计模式(四)—— 原型模式

本文介绍Java中Prototype原型模式的概念与实现方法,包括浅克隆与深克隆的区别及应用场景。通过实例演示如何利用Cloneable接口实现浅克隆,以及如何借助序列化与反序列化技术实现深克隆。

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前言

Prototype原型模式是一种创建型设计模式,它允许一个对象再创建另外一个可定制的对象。
这里写图片描述

Java Object中已经提供了一个Clone( )方法,但是要实现原型模式,必须实现Cloneable接口,使用Cloneable接口都不用导入包。

克隆一个对象有两种方式:

浅克隆:copy该对象,然后保留该对象原有的引用。也就是说不克隆该对象的属性。

深克隆:copy该对象,并且把该对象的所有属性也克隆出一份新的。

浅克隆

我们先看一下如下代码的运行结果:

public class School {
    private String name;
    private String type;

    public School(String name, String type){
        this.name = name;
        this.type = type;
    }
    /*构造方法、get方法、set方法省略*/
}
public class Student implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private School school;

    /*构造方法、get方法、set方法省略*/

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
public class Prototype {
    public static void main(String[] args){

        School school = new School("AAA","Junior High");
        Student studentA = new Student("alex", 0, school);
        System.out.println(studentA.toString());

        try {
            Student studentB = (Student) studentA.clone();
            System.out.println(studentB.toString());

            System.out.println("======================");

            school.setName("BBB");
            school.setType("Senior High");
            studentA.setName("Jack");
            studentA.setAge(10);

            System.out.println(studentA.toString());
            System.out.println(studentB.toString());
        }catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果:
这里写图片描述

上图的运行结果中,感觉部分属性复制成功(红色字段),部分属性没有复制成功(绿色字段),这是什么原因呢?

我们需要来了解clone()主要做了些什么,创建一个新对象,然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象,如果字段是值类型的,那么对该字段执行复制;如果该字段是引用类型的话,则复制引用但不复制引用的对象。因此,原始对象及其副本引用同一个对象

也就是说Student的内部属性中包含有两个引用类型,因此即便使用clone方法,原始对象及其副本引用同一个对象。

那这么实现完全的复制呢,也就是深克隆呢?

深克隆

一个简单直接的想法就是在克隆对象的同时,把该对象的属性也连带着克隆出新的。 这就要求这个被引用的对象必须也要实现Cloneable接口并且实现clone方法。其实此法也是换汤不换药,那有没有更好一点的方法呢?有的,这就是序列化与反序列化

public class School implements Serializable{
    private String name;
    private String type;

    public School(String name, String type){
        this.name = name;
        this.type = type;
    }
}
public class Student implements Serializable {
    private String name;
    private int age;
    private School school;

    public Student(String name, int age, School school){
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.school = school;

    /*构造方法、get方法、set方法省略*/

    protected Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);

        oos.writeObject(this);

        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);

        return ois.readObject();
    }
}

这里写图片描述

可以看到,对象被完全复制了。

总结

本文介绍了原型模式,并以此引出了浅拷贝和深拷贝两种对象复制方式,希望能对读者有所帮助。

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